تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة Improving some types of Syrian Clay by adding Kaolin for industrial Uses

Transcript

1 مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام 7102 تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة Improving some types of Syrian Clay by adding Kaolin for industrial Uses الدكتورة مياسة عمي ممحم كمية الهندسة المدنية جامعة دمشؽ ممخص: إن المواد األولية وباألخص الغضار تؤثر بشكل كبير عمى الخصائص التقنية لمسي ارميك. ومن المعروف أن الخواص الميكانيكية لمسي ارميك ىي معيار ىام لتحديد استخداميا وتطبيقاتيا. لذلك فقد ركزت الكثير من الد ارسات والبحوث عمى التربة الغضارية وواىتمت بخصائصيا خالل العممية التصنيعية. يعتبر الكاولينيت واحد من أىم الفم ازت الغضارية وىو من المكونات األساسية في الغضار المستخدم في صناعة السي ارميك. وليذا السبب فإن إضافة الكاولين الصناعي إلى الغضار المعد لمصناعة سوف يغير خواص لدونتو وبالتالي سوف يؤثر ذلك عمى المواصفات الفنية لممنتج السي ارميك النيائي. مماسبق تم التوجو ليذا البحث باستخدام إضافة الكاولين لنوعين من الغضاريات السورية- التي استبعدت من الصناعة لعدم تحقيقيا المعايير العالمية-من

2 تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة أجل تحسينيا حيث تم د ارسة طبيعة ومدى التغير الحاصل السي ارميكي النيائي. كممات مفتاحية: كاولين غضار سي ارميك. عمى خواص المنتج

3 مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام 7102 Abstract: The raw materials, clay in particular, affect significantly on the technical properties of the ceramics. It is well known that mechanical properties of ceramics are an important parameter for defining their use and applications. So, a lot of studies and researches had focused on Clay soils and concerned with its properties during the industry processing. Kaolinite is one of the most important clay minerals and it is essential components in clay when is used in ceramic industry. Wherefore, the addition of kaolin into clay will change the plasticity property and subsequently, it will affect the technical specification of the ceramic product during manufactory processing. Following this trajectory, this research with additives of kaolin is being carried out in order to improve different types of clay soil. It was studied the nature and extent of the change on final product. Keywords: Kaolin- Clay Ceramic.

4 تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة - مقدمة البحث: 1 ازداد استتتتخدام الغضتتتار متتتؤخ ار بكثتتترة فتتتي الصتتتناعات وبتتتاألخص صتتتناعة المتتتواد السي ارميكية ولذلك اتجيت أبحاث كثيرة لد ارستة خواصتو وتيثي ارتتو الصتناعية حيتث أن نتو ونسب المواد األولية وباألخص الغضار التتي تتدخل فتي الصتناعة ىتي متن أىتم المعتايير التتتي تحتتدد نتو المنتتتج وجودتتتو وتتتؤثر عمتتى خواصتتو التقنيتتة[ 1 ]. كمتتا أن اتستتتخدام التتدائم والمركز لموارد المواد األولية ذات الخواص األنسب لمتصنيع يتؤدي إلتى نضتبيا واستتيالك كميتتات اتحتيتتاطي المتتتوفر منيتتا طبيعيتتا ممتتا يتتدفع بالمصتتن عين إلتتى البحتتث عتتن متتتوارد أختترى في د صتتادفون كثيتت ار بعتتدم تتدرة تمتتك المتتوارد عمتتى تتتيمين منتتتج نيتتائي بمواصتتفات فنيتتة مقبولة وكمفة ميمة نسبيا. وىنا ييتي دور األبحاث العمميتة التتي تعمتل عمتى تحستين ختواص المتتتوارد تمتتتك باستتتتخدام إضتتتافات طبيعيتتتة أو صتتتناعية ليتتتا ممتتتا يعكتتتس أثتتت ار ايجابيتتتا عمتتتى خواص المنتج السي ارميكي النيائي. إن الكتتتاولين متتتن أىتتتم الفمتتت ازت الغضتتتارية وىتتتو مكتتتون رئيستتتي فتتتي الغضتتتار التتتذي يستخدم في الصناعات السي ارميكية[ 2 ]. ولذلك فإنتو متن المتو تع أن تكتون إضتافة الكتاولين لمغضتتاريات المدرروستتة ذو أثتتر ايجتتابي عمتتى ختتواص تمتتك الغضتتاريات حيتتث ستتتغير متتن خواص لدونتيا وبالتالي سوف تؤثر عمى المواصفات الفنية لممنتج السي ارميكي. وفقتتتا لمتتتا ستتتبق منتتتا بيتتتذا البحتتتث بإضتتتافة الكتتتاولين الصتتتناعي النقتتتي عمتتتى تتتترب غضتارية متن أجتل تحستين خواصتيا حيتث تتم د ارستة طبيعتة ومتدى التغيتر التذي طت أر عمتى المنتج السي ارميكي النيائي. - البحث: هدؼ 2 ىدف البحث ىو د ارسة تيثير إضافة الكتاولين عمتى بعتأ أنتوا التترب الغضتارية المستتخدمة فتي المصتتانع الستورية لمستي ارميك بغيتتة تحستين مواصتفاتيا التتتي بتدورىا تتنعكس عمتتتى ختتتواص المنتتتتج النيتتتتائي المحضتتتر منيتتتا. وأمتتتا طتتتترق البحتتتث فيتتتي طتتترق تجريبيتتتتة وتحميمية.

5 مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام 7102 مواد وطرؽ البحث: المواد المستخدمة في العمل التجريبي: تتتام اختيتتار غضتتار متتن بعتتأ الموا تتع التتتي تتتم استتتبعادىا بعتتد تجتتارب كثيتترة متتن صتتناعة الستتتي ارميك فتتتي المعامتتتل الستتتورية لعتتتدم تمبيتيتتتا المواصتتتفات الفنيتتتة وىتتتي: منطقتتتة ستتترغايا وستنرمز ليتا فتي بحثنتا F ومنطقتة جديتدة يتابوس وستنرمز ليتا GD وىتي مبينتة فتي الشتكل.1 الشكل 1: مواقع الغضاريات المدروسة في سوريا [3[ كمتتتتتا تتتتتتم استتتتتتخدام كتتتتتاولين صتتتتتناعي نقتتتتتي [4] بالمواصتتتتتفات التاليتتتتتة: Gs=2.60 القستتتتتاوة 1850 C. درجة اتنصيار 2Mohs يتشكل الكاولينيت نتيجة عمميات التجوية الخارجية )التي تتم بفعل العوامل الفيزيائية( عمى الصخور النارية. ويمي ز العمماء بين نوعين من خامات الكاولينيت:

6 تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة خامات الكاولينيت المتبقية )غير المنقولة(: و ىي التي تتجمع في مكان تشكميا فوق الصخور التي نتجت عنيا )و في ىذه الحالة يكون خام الكاولينيت ممزوج مع شوائب من فمز الكوارتز و أكاسيد الحديد و بالتالي فإن ىذه الخامات المتبقية تحتاج إلى المعالجة لتنقيتيا من الشوائب بل استخداميا في المجاتت الصناعية. - خامتتات الكاولينيتتتت المنقولتتة: و ىتتي التتتي تتتم نقميتتا متتتن أمتتاكن تشتتكميا نتيجتتة الكاولينيتتتت النتتتاتج عتتتن التجويتتتة بواستتتطة الميتتتاه الجاريتتتة حيتتتث تقتتتوم الميتتتاه عنتتتد ذلتتتك بنقتتتل ستتتيمات الكاولينيتت الناعمتة إلتى أمتاكن توضتعيا فتي األحتواأ المائيتة. و الكاولينيتت المتشتكل فتي ىذه الحالة يكون نقيا و خاليا من الكتوارتز و أكاستيد الحديتد و بالتتالي يمكتن استتخدامو فتي التطبيقتتتات الصتتتناعية دون معالجتتتة. إ ان وجتتتود مكتتتامن ريبتتتة لمخامتتتات المنقولتتتة يقمتتتل متتتن تكاليف اإلنتاج.[ 26 ] تحديد خواص المواد المستخدمة في العمل التجريبي: إن معرفة الخواص الفيزيوكيميائية لمتترب الغضتارية التتي تعتبتر المكتون األىتم فتي خمطتتات الجستتم الستتي ارميكي ىتتو خطتتوة أساستتية وغايتتة فتتي األىميتتة[ 6 ] [5]. حيتتث تخضتتع المعتتادن فتتي التتترب الغضتتارية )أثنتتاء مرحمتتة الشتتوي( لتحتتوتت كيميائيتتة وبنيويتتة تعتتدل متتن ختواص تمتك التترب وتمتن المنتتج المكتاون منيتا مواصتفاتو التقنيتة ومتن أىتم العوامتل التتتي تتتتيثر بيتتا ىتتذه التحتتوتت ىتتي: التركيتتب الكيميتتائي التركيتتب الفمتتزي والتتتدرج الحبتتي لمتتترب الغضتارية [8] [7]. لتذلك ح تلدد كتل متن التركيتب الفمتزي الكيميتائي التتدرج الحبتي وحتدود أتربرغ لمتترب المدروستة ومتن ثتم صتنفت التترب وفتق التصتنيف الموحتد لمتترب USCS.كمتا تتتتم تحديتتتد ختتتواص الكتتتاولين المستتتتخدم متتتن حيتتتث: التتتتدرج الجزيئتتتي التركيتتتب الكيميتتتائي التحميل الفمزي بعد حرق الكاولين بدرجات ح اررية مختمفة التركيب الفمزي: أجري التحميل الطيفي [9] Diffraction X-Ray لت 15 عينة متن تربتة كتل مو تع متن الموا تع المدروستة GD, F لتحديتد الفمتت ازت الموجتودة ونالحتم متن الجتدول 1 أن التربتتة GD تتكتون بشتتتتتتتتتكل رئيستتتتتتتتتي متتتتتتتتتن كاولينيتتتتتتتتتتت (OH) 8 Al 4 Si 4 O 10 كتتتتتتتتتوارتز SiO 2 بكميتتتتتتتتتات ميمتتتتتتتتتتة

7 مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام 7102 ايمميتتتتت (OH) 2 KAl 2 (Al,Si 3 )O 10 وكموريتتتتت (OH) 4 (SiAl) 8 (MgFe) 6 O 20 وجتتتتد فتتتتي بعتتتتأ العينتتتتتتتات كميتتتتتتتات ميمتتتتتتتة متتتتتتتن متتتتتتتتسكوفيت KAl 2 [(OH) 2 /AlSi 3 O 10 مونتموريمونيتتتتتتتت (Al,Mg) 2 [(OH) 2 /Si 4 O 10 ](Ca)x(H 2 O)n وكالسيت CaCO 3 وأحيانا نصتادف ثثتار متواد عضتتوية. أمتتا التربتتة F فتحتتتوي عمتتى كاولينيتتت (OH) 8 Al 4 Si 4 O 10 بشتتكل رئيستتي وكتتوارتز SiO 2 وكميات ميمة من اتيميتت (OH) 2 KAl 2 (Al,Si 3 )O 10 ونالحتم كالستيت CaCO 3 فتي بعأ العينات كما يبين الجدول 2.

8 كالسيت كموريت مونتموريمونيت )صودي( مونتموريمونيت )كمسي( مسكوفيت ايميت كوارتز كاولينيت رقم العينة كالسيت ايميت كوارتز كاولينيت رقم العينة تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة [9] الجدول 1: التركيب الفمزي لمتربة GD _ [9] الجدول 2: التركيب الفمزي لمتربة F

9 مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام (5% < -( -(5% > ( - (10% > ( - (15% > ( - (20% > ( كمتتا تتتم إجتت ارء تجربتتة التحميتتل الطيفتتي [9] XRD لعينتتات الكتتاولين عنتتد حريتتا بتتد ارت ح ارريتتتتتة مختمفتتتتتة بتتتتتدءا متتتتتن C ( ) لنتتتتتتمكن متتتتتن معرفتتتتتة األطتتوار التتتتي يمتتتر بيتتتا الكتتتاولين أثنتتتاء تعرضتتتو لمشتتتوي ضتتتمن الخمطتتتة الستتتي ارميكية. ويبتين الشتكل 2 أطتوار التحتول التتي يمتر بيتا الكتاولين حيتث نالحتم ميتور الموتيتت بتتدءا متتن الكتتاولين المشتتوي بدرجتتة حتت اررة 1000 C ليستتيطر بشتتكل كمتتي عنتتد الشتتوي لدرجة ح اررة 1200 C.

10 تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة الشكل 2: التحميل الطيفي لمكاولين قبل الشوي وبعد الشوي عند درجات ح اررية مختمفة [9] k =كاولينيت q =كوارتز s= سبينيل m =موتيت a =اناتاس c =كريستوباتيت التركيب الكيميائي: r =روتيت أ جتتتري التحميتتتل الكيميتتتائي لمعينتتتات المدروستتتة )التتتتي تتتتم تحديتتتد تركيبيتتتا الفمتتتزي فتتتي الفقرة ( بطريقة XRF (X-Ray fluorescence) [9] كما يبين الجتدول 3 ونالحتم ارتفتتتتتا نستتتتتبة أكستتتتتيد الستتتتتيميس SiO 2 وأكستتتتتيد األلمنيتتتتتوم Al 2 O 3 فتتتتتي نتتتتتوعي التتتتتترب المدروستتتة بشتتتكل ممحتتتوم وىتتتذا بستتتبب تواجتتتد الفمتتت ازت الغضتتتارية والكتتتوارتز كمتتتا بتتتين التحميمي الفمزي في الفقرة الجدول 3: التركيب الكيميائي لمترب المدروسة [9] TiO2 Fe2O3 Al2O3 SiO2 L.O.I MgO K2O Na2O CaO نوع التربة F 12

11 المركب مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام GD ويبين الجدول 4 التركيب الكيميائي لمكاولين المستخدم: الجدول 4: التركيب الكيميائي لمكاولين المستخدم [9] TiO2 Fe2O3 Al2O3 SiO2 L.O.I MgO CaO K2O Na2O النسبة الوزنية (%) التدرج الحبي: تتم تحديتتد حجتتم الجزيئتتات لكتتل متتن التتترب المدروستتة بطريقتتة التحميتتل الحبتتي المنخمتتي لمجزيئات التي أ طارىا أكبر من 0.75mm وبطريقتة الترستيب )اليايتدرومتر( لمجزيئتات التي أ طارىا أ ل من 0.75mm وذلك وفتتتتتتتتتتق [10] ( (ASTM D نالحتم متن الشتكل 3 أن نستبة الغضتار فتي التربتة F الغضار في التربة GD تقريبا 32.6%. تقريبتا 47% أمتا الشتكل 4 فيبتين أن نستبة

12 تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة الشكل 3: التدرج الحبي لعينة التربة F [] الشكل 4: التدرج الحبي لعينة التربة GD []

13 مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام 7102 تم تحديد كما التدرج الجزيئي لحبات الكاولين الذي يوضحو الشكل 5. الشكل 5: التدرج الحبيبي لمكاولين المستخدم حدود أتربرغ: [[ أ جريتت تجربتة حتدود أتربترغ لتترب الموا تع المدروستة وفتق [12] ASTM ويبين الجدول 5 وسطي نتائج التجارب وتصنيف ترب تمك الموا ع. الجدول 5: وسطي نتائج حدود أتربرغ لمعينات المدروسة وتصنيفها [13] GD F LL PL PI تصنيؼ CL-ML CL إن وجتتود الكتتوارتز بنستتب عاليتتة أيضتتا فتتي نتتوعي التربتتة يفستتر انخفتتاأ تتيم المدونتتة حيتتتث أن الكتتوارتز معتتروف بكونتتتو متتانع تمبتتد لحبيبتتات التربتتتة وبالتتتالي يعطتتي لدونتتتة منخفضة. 3-3 التجارب المنفذة عمى العينات السي ارميكية العينات السي ارميكية مع إضافة الكاولينيت تحضير العينات

14 تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة 45 تتتم تحضتتير 90 عينتتة ستتي ارميكية بمعتتدل عينتتة متتن كتتل نتتو متتن التتترب المدروستتة :[EN 144:2004] باتبا الخطوات التالية [14] طحتتن 500gr متتن كتتل نتتو متتن التتترب وذلتتك ضتتمن مطحنتتة مخبريتتة مصتتنوعة متتن الفختار تحتتوي عمتى كت ارت متن األلمنيتوم وبإضتافة متاء بنستبة 40% )وزنتا ( متن التربتة الم ارد طحنيا ولمدة 12 ساعة تربط المطحنة بي ازز ميكانيكي ويستتمر الطحتن حتتى ت يزيتتد المتبقتتي عمتتى المنختتل 75µm(micron) عتتن 4% )وزنتتا ( وبتتذلك نحصتتل عمتتى خمطة العينة المعيارية )بدون إضتافة لمكاولينيتت( التتي ستنيخذ منيتا لتحضتير العينتات السي ارميكية المعيارية نكرر عممية الطحتن ولكتن متع البتدء بإضتافة الكاولينيتت كبتديل وبخطتتوة 5%. عتتن جتتزء متتن الغضتتار بنستتب تبتتدأ متتن 5% حتتتى نصتتل لنستتبة 30% ونشكل عينات عند كل نسبة خمط إلج ارء اتختبا ارت عمييا ºC تجفيتتتف المتتتزيج (Slurry) فتتتي فتتترن بدرجتتتة حتتت اررة لمتتتدة تتتتت اروح متتتن إلتتتى ساعات. طحتتن النتتاتج وستتحقو وتمريتتره متتن مناختتل التحميتتل الحبتتي المنخمتتي ويؤختتذ المتتار متتن المنخل (75µm) ر م 200 وبذلك نحصل عمى البودرة السي ارميكية. بعد الحصول عمتى البتودرة ترطتب بالمتاء بنستبة تتت اروح بتين %(5-6). متن ثتم تعبتي فتي أكياس وتترك لمدة ساعتين حتى تتجانس الرطوبة. تطبيتتق ضتتغط 300kg/cm 2 فتتي المكتتبس المخبتتري الييتتدروليكي عمتتى البتتودرة المرطبتتة لتحضتتير عينتتات مستتتطيمة بيبعتتاد cm وبستتتماكة تتتت اروح بتتين (0.9-1) cm حيث حددت األبعاد وفقا لممعايير المتبعة في تحضير العينتات وىتي كمتا ذكرنتا ستابقا.[EN 144:2004] تجفيف العينات لمدة ت تقل عن ساعتين في فرن بدرجة حت اررة 105-0ºC لمحصتول عمى عينات برطوبة أ ل من 1%. 45 شوي العينات بفرن لدرجتة حت اررة 85ºC بتدورة )د يقتة(. يحتدد عتدد العينتات لكتل اختبار وفق الترتيب التالي: عينة سي ارميكية بمعدل: عينات 9 من الخمطتة المعياريتة لمتربتة F )التتي بتدون 18 )1 3 عينتتات لتحديتتد مقاومتتة الشتتد عمتتى إضتتافات ونرمتتز ليتتا )RF موزعتتة كمتتا يمتتي:

15 مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام 7102 ليتتتتا اتنعطاف ليا وفق [15] [674 [ASTM, C و 3 عينات لتحديد نسب التتقمص الخطتي وفق[ 16 ] [326 [ASTM, C و 3 عينات لتحديد نستتبة امتصاصتية المتاء [ASTM, C [17] [373. ونكرر نفس اتختبا ارت عمتى 9 عينػات متن الخمطتة المعياريتة لمتربتة GD )بدون إضافات ونرمز ليا )RGD 2( 24 عينة سػي ارميكية بمعػدل: 12 عينػة متن التربتة متع F متع اإلضتافات ونرمتز F kaolinite )بمعتتتتدل عينتتتتتان عنتتتتد كتتتتل نستتتتبة إضتتتتافة( لتحديتتتتد مقاومتتتتة الشتتتتتد عمتتتتى اتنعطاف وفق [674 [ASTM, C ونكرر نفتس اتختبتا ارت عمتى 12 عينػة متن التربتة F kaolinite.gd kaolinite مع اإلضافات ونرمز ليا GD 3( 24 عينة سػي ارميكية بمعػدل: 12 عينػة متن التربتة )بمعتدل عينتتان عنتد كل نسبة إضافة( لتحديتد نستبة التقمتص الخطتي وفتق [326 [ASTM, C ونكرر نفتس اتختبا ارت عمى 12 عينة من التربة F kaolinite.gd kaolinite 4( 24 عينة سػي ارميكية بمعػدل: 12 عينػة متن التربتة )بمعتدل عينتتان عنتد كتتل نستتبة إضتتافة( لتحديتتد نستتبة امتصاصتتية المتتاء [373 [ASTM, C ونكتترر نفتتس اتختبا ارت عمى 12 عينة من التربة.GD kaolinite نتائج التجارب ومناقشتها أجريتتتت التجتتتارب التتتتي تحتتتدد بعتتتأ الختتتواص التقنيتتتة لمعينتتتات الستتتي ارميكية المشتتتوية بنوعييتا: المعياريتة RGD( )RF, والعينتات متع اإلضتافات) F( kaolinite, GD kaolinite وذلتك بغيتة مقارنتة أثتر تمتك اإلضتافات عمتتى الختواص التقنيتة لمعينتات الستي ارميكية: مقاومػة الشد عمى االنعطاؼ وفؽ [674 [ASTM, C نسبة امتصاص الماء وفؽ [ASTM, [ASTM, C 326] نسبة التقمص الخطي وفؽ C 373] أ - الخواص التقنية لمعينات السي ارميكية المعيارية ومع اإلضافات: يوضتت الجتتدول 6 تتيم مقاومتتة الشتتد عمتتى اتنعطتتاف نستتبة التتتقمص الخطتتي نستتبة امتصاص الماء لمعينات السي ارميكية المعيارية ونالحم أن مقاومة العينتات المحضترة متتن التربتتة F وتستتاوي 105kg/cm 2 أكبتتر متتن مقاومتتة العينتتات المحضتترة متتن التربتتة GD والتتتي تستتاوي 85kg/cm 2 إت أنيتتا لكتتال العينتتات تبقتتى أ تتل متتن الحتتدود المستتموح بيا وفق ISO وىي.200kg/cm 2 أما نستب تقمتص العينتات فبتالرغم متن أنيتا

16 تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة لمعينتات لمحضترة متن F أكبتر متن نستب تقمتص العينتات المحضترة متن GD إت أنيتا تبقتتى ضتتمن الحتتدود المستتموح بيتتا وفتتق ISO وىتتي 2% ونستتب امتصتتاص المتتاء متقاربتتة لمعينتتات المحضتترة متتتن نتتوعي التربتتة. تؤكتتد لنتتا ىتتذه اتختبتتا ارت عتتدم مالءمتتتتة أي متتتتن التتتتترب المدروستتتتة F,GD منفتتتتردة تستتتتتخداميا فتتتتي تصتتتتنيع المتتتتواد السي ارميكية بسبب عدم تحقيقيا الشرط األىم وىو المقاومة. الجدول 6: وسطي قيم المواصفات التقنية لمعينات السي ارميكة المعيارية نوع التربة مقاومة الشد على االنعطاف )kg/cm2( نسبة امتصاص الماء % [4] التقلص % RGD RF - مقاومة الشد عمى االنعطاؼ يبين الشكل 6 يم مقاومة الشد عمى اتنعطاف وفق 674] [ASTM, C حيث نالحتم أنيتا لمعينتات المحضترة متن التربتة GD تتزداد القيمتة متن 85kg/cm 2 )العينتة المرحعيتة )RGD إلى 256kg/cm 2 عن نستبة إضتافة 5% وت ارفتع متيال عنتد النستبة 10% لتعتاود وبالنخفتاأ واتستتق ارر حتول القيمتة 280kg/cm 2 حتتى النستبة 30% ولكتن لعينتات المجموعة المحضرة من التربة F بقيتت يمتة المقاومتة ثابتتة تقريبتا ( 2 )105kg/cm إلتى أن ازدادت بشتتتتتتتكل طفيتتتتتتتف عنتتتتتتتد نستتتتتتتبة اإلضتتتتتتتافة 30% حيتتتتتتتث ارتفعتتتتتتتت لتصتتتتتتتب.8kg/cm 2 وبالتتتالي فتتتال يوجتتد تتتتيثير ايجتتابي إلضتتتافات الكاولينيتتتت عمتتتى العينتتتات المحضتتترة متتتن التربتتتة F ألنتتتو حتتتتى بعتتتد اإلضتتتافات بقيتتتت مقاومتتتة العينتتتات أ تتتل متتتن الحدود الدنيا ) 2 (200kg/cm وفق معايير ISO في حتين التتيثير كتان ايجابيتا وفعتتتات فتتتي العينتتتات المحضتتترة متتتن التربتتتة GD التتتتي ازدادت مقاومتيتتتا بشتتتكل كبيتتتر وتجاوزت الحدود الدنيا.

17 االنعطاؼ عمى الشد مقاومة kg/cm2 لمعينات المشوية مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام RF RGD نسب الكاولينيت المضافة% F GD RF RGD الشكل 6: تغير مقاومة الشد عمى االنعطاؼ لمعينات المشوية المحضرة من F و GD واإلضافات )الكاولين( امتصاص الماء: يوض الشكل 7 نسب امتصاص الماء WA% لمعينات وفق [373 [ASTM, C حيتث نالحتتم أنتتو لمعينتتات المحضتترة متتتن التربتتة GD تتنتتا ص نستتب امتصتتاص المتتاء متتع ازدياد اإلضافات حيث كانت لمعينة المرجعية 12.7% RGD وانخفضت إلتى 7% عنتد نسبة اإلضافة 5% وتبقى حول ىتذه القيمتة حت تى نستبة اإلضتافة 15% لتعتود وتتنقص متيال حتتى تصتل إلتى القيمتة 5% عنتد نستبة اإلضتافة 30% فتي حتين أنتو ت نالحتم تغيتتر فتتي WA% لمعينتتات المحضتترة متتن التربتتة F وذلتتك حتتتى نستتبة اإلضتتافة 20% حيتتث يرتفتتع WA% إلتتى القيمتتة 13% عنتتد نستتبة اإلضتتافة 30%. وبمقارنتتة الشتتكل 6 متتع الشتكل 7 نجتد أن ىنتتاك منحنيتان مختمفتتان لمقاومتتة الشتد عمتى اتنعطتتاف ونستتب امتصتاص المتاء وىتذا منطقتي جتدا ألنتو عنتدما تتزداد كثافتة العينتة الستي ارميكية أثنتاء اتندماجيتتة تتتزداد مقاومتتة العينتتة الستتي ارميكية وتتتنقص نستتبة المستتامات الموجتتودة فتتي العينة وبالتالي تنقص نسبة امتصاص الماء والعكس بالعكس [19] [18].

18 نسب امتصاص الماء % تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة RGD 10 RF نسب الكاولينيت المضافة% F GD RF RGD الشكل 7: تغير نسب امتصاص الماء لمعينات المشوية المحضرة من F و GD واإلضافات )الكاولين( -التقمص الخطي: ASTM C 326 (LS%) يبتين الشتكل 8 نستب التتقمص الخطتي لمعينتات وفتق حيتث نالحتتم أنيتتا لمعينتتات المحضتترة متتن التربتتة GD تنا صتتت نستتب التتتقمص الخطتتي متتع يمتتة 0.47% RGD ازديتتاد نستتبة اإلضتتافات حيتتث كانتتت 1.23% لمعينتتة لتصتتل إلتتى F عنتتد نستتبة إضتتافة 30%. فتتي حتتين أنتتو لمعينتتات المحضتترة متتن التربتتة تتتزداد نستتب التتتقمص الخطتتي متتع ازديتتاد نستتب اإلضتتافات حيتتث ارتفعتتت متتن القيمتتة 1.4% لمعينتتة المرجعيتتتة RF لتتجتتتاوز القيمتتتة 3% عنتتتد نستتتبة اإلضتتتافة 30%. متتتن النتتتتائج الستتتابقة GD نالحتتتم اتختتتالف فتتي الستتموك بتتتين عينتتتات كتتل متتتن التتتربتين F ومتتن ناحيتتتة و F الخطي فإن التقمص العينات المحضرة متن التربتة بعتد نستبة اإلضتافة 5% تكتون ت ضتتمن الحتتدود المستتموحة المعتتايير العاليتتة حيتتث يجتتب أن ت تتجتتاوز نستتبة التتتقمص الخطتتي عتتن 2% وفقتتا.ISO بينمتتا كانتتت اإلضتتافة ذات تتتاثير ايجتتابي عمتتى عينات التربة GD حيث انخفضت نسب التقمص بشكل ممحوم.

19 نسب التقلص الخطي % مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام RF RGD نسب الكاولينيت المضافة% F GD RF RGD الشكل 8: تغير نسب التقمص الخطي لمعينات المشوية المحضرة من F و GD واإلضافات )الكاولين( - النتائج ومناقشتها: 4 نالحتم متن التحتوتت الح ارريتة لمكتاولين التتي يوضتحيا الشتكل 2 تشتكل الموتيتت عنتد الدرجات الح اررية العالية والذي ينتج بشكل رئيسي متن األلومينتا Al 2 O 3 الستيميكا ومتن Al 2 O 3.2SiO 2.2H 2 O [20] SiO 2 وفق التفاعالت التالية :[21] (Kaolinite) Al 2 O 3.2SiO 2 (metakaolinite) + 2H 2 O ( C) 2(Al 2 O 3.2SiO 2 )(metakaolinite) Si 3 Al 4 O 12 (spinel)+sio 2 (~950C) 3Si 3 Al 4 O 12 (Al-Si-spinel) 2(Al 2 O 3.2SiO 2 )(mullite)+5sio 2 (>1050C) وكنتيجتتة لتشتتكل الموتيتتت فمتتن المتو تتع أن ترتفتتع مقاومتتة العينتتات الستتي ارميكية التتتي [22]. ولكتتن تحتتتوي عمتتى الكتتاولين بعتتد شتتوييا لتتدرجات ح ارريتتة تزيتتد عتتن 00 C نالحم أن مقاومة العينات المحضرة من التربة GD ارتفعت في حين مقاومتة العينتات من التربة F لم تتغير بشكل ممحوم إت بعتد نستب إضتافة كبيترة ومتع ذلتك بقيتت أدنتى متتتن الحتتتدود التتتدنيا المستتتموحة وفتتتق المعتتتايير العالميتتتة ويمكتتتن تفستتتير ذلتتتك بتتتالعودة GD GD لمتحميل الفمزي لكل من الترب F و حيث نالحتم تتوافر الكالستيت فتي التربتة

20 تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة أكثتتر متتن التربتتة F وان تتتوافر الكالستتيت يتشتتكل الوتستتتونايت وفتتق التفتتاعالت التاليتتة CaCO 3 + SiO 2 CaSiO 3 + CO 2 ( C) :[23] ومن ثم يتشكل األنورثايت من الوتستونايت واأللومينا بعتد درجتة الحت اررة مايمي: 1025ºCوفتق CaSiO 3 + Al 2 O 3 + SiO 2 CaAl 2 Si 2 O 8 ويعتبتر األنورثايتت أكثتر الفمتت ازت أىميتتة فتي رفتع مقاومتتة المتتادة الستي ارميكية [24]. إذا إن تشكل طور األنورثايت مرتبط بتتوافر الكالستيت والكتوارتز واأللومينتا وىتذه الفمتر ازت متتتوفرة فتتي التربتتة GD بنستتب أكبتتر متتن التربتتة F ممتتا ستتبب ارتفتتا تتيم المقاومتتة فتتي التربة GD في حين لم تكن نسب الفمت ازت تمتك كافيتة لتستبب تشتكل األطتوار المستؤولة عن رفع المقاومة في التربة F. االستنتاجات والتوصيات: 5 بعتد تحميتل النتتائج التتي توصتمنا ليتا فتي الفقت ارت الستابقة نخمتص فتي ىتذا البحتث إلتى اتستنتاجات النيائية والتوصيات التالية: تؤثر إضافة الكاولين بشكل مختمف عمتى العينتات الستي ارميكية المحضترة متن كممتتن التربتتة GD والتربتتة F. حيتتث لمعينتتات المحضتترة متتن التربتتة GD كتتان لإلضافات أثر ايجابي عمى رفع مقاومة الشد عمى اتنعطاف وانقاص نستب امتصاص الماء والتقمص الخطي فتي حتين لمعينتات المحضترة متن التربتة F لتتم يكتتن ىنتتاك تغيتتر فتتي كتتل متتن تتيم مقاومتتة الشتتد عمتتى اتنعطتتاف ونستتب امتصاص الماء ولكن نسب التقمص الخطي ازدادات. مما سبق نتوصتل إلتى أن تتيثير الكتاولين عمتى التترب وبالتتالي عمتى العينتات السي ارميكية المحضرة منيا ليس موحدا ويتغير ايجابا أو سمبا بتغيتر ختواص الترب من ناحية تدرحيا الحبي تركيبيا الفمزي و تركيبيا الكيميائي. تد يترتبط تتيثير الكتاولين الصتناعي المضتاف عمتى التترب بمتدى تطابقتو متتع الكتتتتاولين المكتتتتون أصتتتتال لمتتتتترب متتتتن حيتتتتث درجتتتتة التبمتتتتور ابميتتتتة التبتتتتادل الشاردي السط النوعي التدرج الجزيئي[ 25 ] 12

21 مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام 7102 فتتي ىتتتذا البحتتتث توصتتتمنا إلتتى امكانيتتتة استتتخدام التربتتتة GD فتتي الصتتتناعات الستتتي ارميكية بعتتتد إضتتتافة الكتتتاولين ليتتتا بنستتتب تتقتتتل عتتتن 5% ألنيتتتا تحقتتتق الحتدود المستموحة و تتزيتد عتن 15% ألنتتو بعتد ىتذه النستبة ت يحتدث تغيتر معتبر في كل من يم المقاومة ونسب التقمص واتمتصاص وبالتتالي يصتب من غير ات تصادي استخدام نسب إضافات أعمى. لتتم تتتؤثر ايجابتتا إضتتافة الكتتاولين عمتتى الختتواص التقنيتتة لمعينتتات الستتي ارميكية المحضرة من التربتة F ولتذلك ننصت بتجريتب إضتافات أخترى تد تكتون ذات تتتتتتيثير ايجتتتتتابي تمكننتتتتتا متتتتتن استتتتتتخدميا كمتتتتتادة أوليتتتتتة فتتتتتي صتتتتتناعة المتتتتتواد السي ارميكية. نوصتي بمتابعتة األبحتاث لد ارستة أثتر إضتافة الكتولين عمتى خمطتة ستي ارميكية محضرة من نوعين الترب GD و F.

22 تحسين بعض الغضاريات السورية بإضافة الكاولين الستخدامها في الصناعة References : [1] ZWEBEN, C., Ceramic matrix composites mechanical properties and test methods, Ceram. Eng. Sci. Proc. 12 (1 2), [2] TRAORE, K., KABRE, S.T., BLANCHART, P., Gehlenite and anorthite crystallisation from kaolinite and calcite mix, Ceramics International, 29, [3] The General Establishment of Geology and Mineral Resources. Manual for metallic and nonmetallic raw materials pp.64. [4] Syrian Ceramic Company SYCECO Chemical Laboratory for Ceramic Pastes, [5] MESEGUER, S., JORDAN, M.M., SANFELIU, T., Use of mine spoils from Teruel coal mining district, Environmental Geology, 56, [6] SANFELIU, T., JORDAN, M.M., Geological and environmental management of ceramic clay quarries: a review, Environmental Geology, 57, [7] MAGGETI, M., Phase analysis and its significance for technology and origin. In: Olin, J.S. (Ed.), Archaeological Ceramics, Smithsonian Institution Press, pp [8] MOROPOULOU, A., BAKOLAS, A., BISBIKOU, K., Thermal analysis as a method of characterizing ancient ceramic technologies, Thermochimica Acta, 2570, [9] The General Establishment of Geology and Mineral Resources. [10] ASTM D Test Method for Particle-Size Analysis of Soils. [] General Company for Studies & Consulating Geotechnical Engineering Laboratory Damascus, [12] ASTM D Test Methods for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils. [13]Damascus University Civil Engineering Faculty Soil Mechanic Laboratory, 2010.

23 مجلة جامعة البعث المجلد 93 العدد 33 عام 7102 [14] EN 144: Ceramic tiles. Definitions, classification, characteristics and making. [15] ASTM C Standard Test Methods for Flexural Properties of Ceramic Whiteware Materials. (FIRD). [16] ASTM C Test Method for Drying and Firing Shrinkages of Ceramic Whiteware Clays. [17] ASTM C R99 Test Method for Water Absorption, Bulk Density, Apparent Porosity, and Apparent Specific Gravity of Fired Whiteware Products. [18] MESEGUER, S., PARDO, F., JORDAN, M.M., SANFELIU, T., GONZÁLEZ, I Ceramic behavior of five Chilean clays which can be used in the manufacture of ceramic tile bodies, Applied Clay Science, 47, [19] JORDÁN, M.M., ALMENDRO, M.B., ROMERO, M., RINCÓN, J.M Application of sewage sludge in the manufacturing of ceramic tile bodies, Applied Clay Science, 30, [20] BAI, J Fabrication and properties of porous mullite ceramics from calcined carbonaceous kaolin and α-al2o3, Ceramics International, 36, [21] BRINDLEY, G. W. and NAKAHIRA, M , The kaolinite mullite reaction series: III. The high temperature phases. J. Am. Ceram. Soc., 1959, 42, [22] SCHNEIDER, H., OKADA, K., PASK, J.A Mullite and Mullite Ceramics. John Wiley & Sons, 1 st Ed., Chichester. [23] SANDOVAL, F., IBANEZ, A , Fast-firing wollastonite based wall tiles bodies, Am. Ceram. Soc. Bull., 78 (3), [24] KURAMA, S., OZEL, E , The influence of different CaO source in the production of anorthite ceramics. Ceramics International, 35, [25] BENEA, M. and GOREA, M , Mineralogy and technological properties of some kaoline types used in the ceramic industry, Studia Universitatis Babes-Bolyai, Geologia, XLIX, 1, [25] Ibrahaim, Said. Mineralogy. Aleppo, 2009.